Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Penulis :
DR. H. Moch. Agus Krisno Budiyanto, M.Kes.
Drs. Muizuddin, M.Kes.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
OKTOBER 2014
Diterbitkan oleh :
UPT Penerbitan Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Malang 65144
Telepon (0341) 464318 psw. 140, flexi (0341) 7059981
Fax (0341) 460435
E-mail : [email protected]
Site : http://ummpress.umm.ac.id
Layout & Editor : Imroatul Nurul Azizah
Kontributor :
Kiki Aleli Vigiyanti, Ulfiyatin, Mukhammad Syaiful Anam
i
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Sekapur Sirih
Syukur Alhamdulillah, akhirnya Tim Pengabdi
dapat menyusun buku saku “Instalasi Biogas Kotoran
Sapi” setelah melakukan serangkaian Pengabdian pada
Masyarakat skim Ipteks bagi Masyarakat /IbM (Tahun
Anggaran 2013/2014) dan FGD (Focus Group
Dicussion) pakar sejawat sesuai dengan rencana yang
telah ditentukan. Buku ini menginformasikan Mengenal
Biogas, Ragam Teknik Instalasi Biogas, Instalasi
Biogas Kotoran Sapi dengan Metode Tabung, dan
Keuntungan Penggunaan Biogas yang diharapkan
mampu mencerahkan pembaca untuk bersama-sama
melakukan upaya serius dan berkelanjutan dalam
mengatasi limbah kotoran sapi dan meningkatkan
produksi energy ramah lingkungan di Indonesia.
Keberadaan buku saku ini tidak terlepas dari
kontribusi dan peran berbagai pihak. Untuk
ii
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
perkenankanlah Tim Pengabdi pada kesempatan ini
menghaturkan ucapan terimakasih kepada Yth:
1. Pimpinan DP2M Dirjendikti Kemdikbud RI.
2. Pimpinan Universitas Muhammadiyah
Malang.
3. Pimpinan DPPM UMM
4. Mitra kerja (Kelompok Peternak Sapi)
5. Empat Mahasiswa UMM yang terlibat dalam
kegiatan penelitian dan penukisan buyku ini
(Nurul, Kiki, Ulfa, Anam).
Semoga kontribusi dan peran berbagai pihak ini
dibalas oleh Allh SWT sebagai amal sholeh.
Akhirnya, Tim Penulis memohon masukan
dan saran perbaikan dalam kerangka perbaikan buku
saku ini.
Malang, Oktober 2014
Penulis
iii
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Daftar Isi
BAB I Mengenal Biogas ................................... 1
BAB II RagamTeknik Instalasi Biogas............... 32
BAB III Instalasi Biogas Kotoran Sapi dengan
Metode Tabung .................................... 56
BAB IV Keuntungan Penggunaan Biogas ......... 91
1
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
1.1 Sekilas tentang Biogas
Beberapa waktu ini kita dipusingkan oleh
kenaikan harga bahan bakar minyak (terutama
minyak tanah) dan gas elpiji untuk rumah tangga
maupun industri. Di sisi lain, dengan meningkatnya
kebutuhan persediaan BBM juga sempat langka di
beberapa tempat di Indonesia. Meskipun Indonesia
adalah salah satu negara penghasil minyak dan
gas, namun berkurangnya cadangan minyak,
penghapusan subsidi yang diterapkan pemerintah
menyebabkan harga minyak labil dan kualitas
lingkungan menurun akibat penggunaan bahan
bakar fosil yang berlebihan. Program konversi
minyak tanah ke gas belum diimbangi oleh
persediaan yang cukup, sehingga masih banyak
dijumpai antrian para pembeli minyak tanah
Bab I Mengenal Biogas
2
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
maupun gas. Kayu menjadi alternatif bahan bakar,
terutama di daerah yang berdekatan dengan hutan.
Hal ini menyebabkan tekanan terhadap hutan juga
meningkat dan perlu mendapatkan perhatian.
Padahal, alam telah menyediakan banyak energi
alternatif selain kayu. Oleh karena itu, pemanfaatan
sumber-sumber energi alternatif yang terbarukan
dan ramah lingkungan harus menjadi pilihan. Salah
satu bahan bakar alternatif yang dapat
dikembangkan adalah biogas. Jenis bahan bakar
biogas ini dihasilkan dari pengolahan limbah rumah
tangga, kotoran hewan (ayam, sapi, babi), atau
sampah organik. Dengan demikian, biogas memiliki
peluang yang besar dalam pengembangannya
karena bahannya dapat diperoleh dari sekitar
tempat tinggal kita.
Biogas merupakan gas yang mudah terbakar
(flamable) yang dihasilkan dari proses fermentasi
bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob
3
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
yang berasal dari limbah rumah tangga, kotoran
hewan (sapi, babi, ayam) dan sampah organik.
Menurut beberapa literatur, sejarah keberadaan
biogas sendiri sebenarnya sudah ada sejak
kebudayaan Mesir, China, dan Romawi Kuno.
Masyarakat pada waktu itu diketahui telah
memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk
menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang
mengaitkan gas bakar ini dengan proses
pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro
Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun
1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar
tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid
Louis Pasteur dan Tappeiner (1882),
memperlihatkan asal muasal mikrobiologis dari
pembentukan methan.
Biogas merupakan gas campuran metana
(CH4), karbondioksida (CO2) dan gas lainnya yang
didapat dari hasil penguraian material organik
4
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
seperti kotoran hewan, kotoran manusia, tumbuhan
oleh bakteri pengurai metanogen pada sebuah
biodigester. Jadi, untuk menghasilkan biogas,
dibutuhkan pembangkit biogas yang disebut
biodigester. Proses penguraian material organik
terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Biogas
terbentuk pada hari ke 4 – 5 sesudah biodigester
terisi penuh, dan mencapai puncak pada hari ke 20
– 25. Biogas yang dihasilkan oleh biodigester
sebagian besar terdiri dari 50 – 70% metana (CH4),
30 – 40% karbondioksida (CO2), dan gas lainnya
dalam jumlah kecil.
Ada tiga kelompok bakteri yang berperan
dalam proses pembentukan biogas, yaitu:
1. Kelompok bakteri fermentatif: Steptococci,
Bacteriodes, dan beberapa jenis
Enterobactericeae.
2. Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio
5
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3. Kelompok bakteri metana:
Mathanobacterium, Mathanobacillus,
Methanosacaria, dan Methanococcus.
Bakteri methanogen secara alami dapat
diperoleh dari berbagai sumber seperti: air bersih,
endapan air laut, sapi, kambing, lumpur (sludge)
kotoran anaerob ataupun TPA (Tempat
Pembuangan Akhir). Biokonversi limbah organik ini
melibatkan proses fermentasi. Proses biokonversi
seperti ini dikenal pula sebagai proses pencernaan
anaerob. Secara kimiawi, proses terbentuknya
biogas berupa metana dan karbondioksida adalah
sebagai berikut,
1. Untuk substrat berupa selulosa
(C6 H10 O5)n + n H2O —— > 3n CO2 + 3n CH4
2. Untuk subtrat berupa senyawa komplek seperti
lignin, tanin, dan polimer aromatic
4 C6H5 COOH + 18 H2 O —— > 15 CH4 + CO2
6
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Biogas merupakan sebuah proses produksi
gas bio dari material organik dengan bantuan
bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa
melibatkan oksigen disebut anaerobic digestion.
Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 %)
berupa metana. Material organik yang terkumpul
pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi
dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap
pertama material orgranik akan didegradasi
menjadi asam-asam lemah dengan bantuan bakteri
pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan
sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi.
Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau
senyawa rantai panjang seperti lemak, protein,
karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana.
Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam
dari senyawa sederhana (Pambudi, 2008).
Biogas sebagian besar mengandung gas
metana (CH4) dan karbondioksida (CO2), dan
7
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
beberapa kandungan yang jumlahnya kecil
diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia
(NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang
kandungannya sangat kecil. Energi yang
terkandung dalam biogas tergantung dari
konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi
kandungan metana maka semakin besar
kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan
sebaliknya semakin kecil kandungan metana
semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat
ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa
parameter yaitu menghilangkan hidrogen sulphur,
kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen
sulphur mengandung racun dan zat yang
menyebabkan korosi, bila biogas mengandung
senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang
berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan
maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen
sulphur akan lebih berbahaya karena akan
8
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen,
yaitu sulphur dioksida/sulphur trioksida (SO2/SO3).
senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama
akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu
senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua
adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida
yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas,
sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar
kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan
menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat
menimbukan korosif (Pambudi, 2008).
Perombakan bakteri yang terdapat dalam
digester menghasilkan gas metana yang digunakan
untuk keperluan dan kebutuhan sehari-hari, yakni
sebagai penerangan (listrik) dan penerapan energi
panas (melalui pembakaran). Penerapan biogas ini
tepatnya digunakan pada daerah – daerah yang
terpencil dan jauh dari pusat kota sehingga mampu
memanfaatkan hasil limbah menjadi barang yang
9
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
berguna. Sedangkan hasil sisa perombakan
kotoran sapi yang berupa padatan namun masih
kaya akan sumber nitrogen digunakan menjadi
pupuk pada tanaman. Pupuk tersebut dapat
diterapkan di perkebunan masyarakat sekitar
ataupun untuk tanaman yang akan digunakan
sebagai pakan ternak.
Komponen biogas yang paling penting adalah
gas methan, selain itu juga gas-gas lain yang
dihasilkan dalam ruangan yang disebut digester.
Biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian
besar terdiri dari 54% – 70% metana (CH4), 27–
45% karbondioksida (CO2), 3%-5% nitrogen (N2),
1%-0% hidrogen (H2), 0,1% karbonmonoksida
(CO), 0,1% oksigen (O2) dan sedikit hidrogen
sulfida (H2S). Biogas dapat dihasilkan pada hari ke
4–5 sesudah biodigester terisi penuh, dan
mencapai puncaknya pada hari ke 20–25. Akan
tetapi perlu juga dipertimbangan ketinggian lokasi
10
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
pembuatannya karena pada suhu dingin biasanya
bakteri lambat berproses sehingga biogas yang
dihasilkan mungkin lebih lama.
1.2 Sejarah Biogas dan Perkembangannya di Beberapa
Mancanegara
Sejarah awal penemuan biogas pada
awalnya muncul di benua Eropa. Biogas yang
merupakan hasil dari proses anaerobik digestion
ditemukan seorang ilmuan bernama Alessandro
Volta yang melakukan penelitian terhadap gas yang
dikeluarkan rawa-rawa pada tahun 1770. Dan pada
tahun 1776 mengaitkannya dengan proses
pembusukan bahan sayuran, sedangkan William
Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas
yang dapat terbakar tersebut sebagai metan. Pada
perkembangannya, pada tahun 1875 dipastikan
bahwa biogas merupakan produk dari proses
anaerobik digestion. Selanjutnya, tahun 1884
11
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
seorang ilmuan lainnya bernama Pasteour
melakukan penelitian tentang biogas menggunakan
mediasi kotoran hewan. Becham (1868), murid
Louis Pasteur dan Tappeiner (1882),
memperlihatkan asal mikrobiologis dari
pembentukan metan. Sedangkan dalam
kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno
diketahui telah memanfaatkan gas alam ini untuk
dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas.
Perkembangan biogas mengalami pasang
surut, seperti pada akhir abad ke-19 tercatat
Jerman dan Perancis memanfaatkan limbah
pertanian menjadi beberapa unit pembangkit yang
berasal dari biogas. Selama perang dunia II banyak
petani di Inggris dan benua Eropa lainnya yang
membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas.
Namun, dalam perkembangannya karena harga
BBM semakin murah dan mudah diperoleh, pada
12
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa mulai
ditinggalkan.
Jika era tahun 1950-an Eropa mulai
meninggalkan biogas dan beralih ke BBM, hal
sebaliknya justru terjadi di negara-negara
berkembang seperti India dan Cina yang
membutuhkan energi murah dan selalu tersedia.
Cina menggunakan teknologi biogas dengan skala
rumah tangga yang telah dimanfaatkan oleh hampir
sepertiga rumah tangga di daerah pinggiran Cina.
Perkembangan biogas di Cina bisa dikatakan
mengalami perkembangan yang signifikan, pada
tahun 1992 sekitar lima juta rumah tangga
menggunakan instalasi biogas sehingga biogas
menjadi bahan bakar utama sebagian penduduk
Cina. Seperti yang diungkapkan Prof Li Kangmin
dan Dr Mae-Wan Ho, director of the The Institute of
Science in Society, biogas merupakan jantung dari
tumbuhnya eco-economi di Cina, namun beberapa
13
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
kendala harus diselesaikan untuk meraih potensi
yang lebih besar.
Perkembangan yang senada juga terjadi di
India, tahun 1981 mulai dikembangkan instalasi
biogas di India. India merupakan negara pelopor
dalam penggunaan energi biogas di benua Asia
dan pengguna energi biogas ini dilakukan sejak
masih dijajah oleh Inggris. India sudah membuat
instalasi biogas sejak tahun 1900. Negara tersebut
mempunyai lembaga khusus yang meneliti
pemanfaatan limbah kotoran ternak yang disebut
Agricultural Research Institute dan Gobar Gas
Research Station. Data yang diperoleh
menyebutkan bahwa pada tahun 1980 di seluruh
India terdapat 36.000 instalasi gas bio yang
menggunakan feses sapi sebagai bahan bakar.
Teknik biogas yang digunakan sama dengan teknik
biogas yang dikembangkan di Cina yaitu
menggunakan model sumur tembok dan dengan
14
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
drum serta dengan bahan baku kotoran ternak dan
limbah pertanian. Tercatat sekitar tiga juta rumah
tangga di India menggunakan instalasi biogas pada
tahun 1999.
Menginjak abad ke 21 berbagai negara mulai
menggalangkan energi baru terbarukan, salah
satunya biogas. Tak ketinggalan negara adidaya
seperti Amerika Serikat menunjukkan perhatian
khususnya bagi perkembangan biogas. Bahkan,
Departemen Energi Amerika Serikat memberikan
dana sebesar US$ 2,5 juta untuk perkembangan
biogas di California.
Nepal
Teknologi b memulai revolusi hijau di Nepal.
Menurut WWF, kayu bakar adalah sumber tenaga
yang paling disukai dan paling banyak digunakan
oleh hampir 87% dari semua rumah tangga di
negara ini. Namun, biogas mulai menjadi pilihan
15
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
alternatif. AFP melaporkan bahwa tahun 2007
Nepal sudah memperoleh untung hampir sebanyak
AS $ 600.000 berkat perdagangan emisi karbon
dengan bantuan tanaman-tanaman biogas di
seluruh negara itu. Globalwarming Arclein, blog
yang membahas cara pertanian dapat membantu
mengurangi emisi karbon, menyatakan bahwa
biogas yang termasuk lowtech memudahkan
penggunaanya oleh mayoritas penduduk Nepal
yang tinggal di desa.
India juga sedang berusaha untuk
memperkembangkan sumber energi alternatif untuk
mengurusi keperluan industrnya. Razib Ahmed
dari South Asia Blog, yang memusatkan perhatian
pada bisnis dan masalah sosial daerah Asia
Selatan. Potensi besar bukan hanya untuk Nepal
tetapi juga untuk negara tetangga seperti India dan
Bangladesh. Biogas Sector Partnership Nepal
(BSP-Nepal) adalah NGO yang secara aktif bekerja
16
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
untuk mempromosikan biogas di sana. Sampai Juni
2008, 172.858 tanaman biogas sudah dibuat
dengan bantuan mereka. Hasilnya, lebih dari 1 juta
orang sedang merasakan manfaatnya. 1 juta orang
mungkin kedengarannya tidak terlalu banyak. Nepal
mengimpor hampir 100% dari penghasilan
minyaknya. Jadi, setiap tanaman biogas yang
dibuat sama dengan pemasukan mata uang luar
negeri untuk Nepal.
Dan ketertarikan akan biogas bukan adalah
hanya mode semusim untuk Nepal. Sesudah
bekerja keras bertahun-tahun dan merencanakan
dengan hati-hati, Nepal sudah berhasil menarik
banyak perhatian. Tahun 2005 lalu, Mallika Aryal
dari Renewable Energy Access melaporkan
perjalanan Nepal untuk menghasilkan pertahanan
dan pendapatan lewat biogas. Biogas Support
Program milik Nepal sudah menyebarluaskan hasil
pekerjaannya ke 66 dari 75 daerah bagian dan
17
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
berencana untuk memasang 200.000 tanaman
biogas di tahun 2009. Harga tanaman yang cocok
untuk rumah tangga di pedesaan adalah AS$ 300.
Subsidi pemerintah sudah membuat harga tanaman
lebih terjangkau. Penduduk hanya perlu
mengeluarkan AS$200 dan dalam tiga tahun
uangnya akan masuk kembali. Sekarang tanaman
biogas Nepal sudah di ambang pintu untuk menjadi
kabar baik bagi lingkungan hidup global. Ketika
Protokol Kyoto, perjanjian iklim global, bergabung
untuk membantu Nepal pada bulan Desember
2005, ia memiliki izin untuk berdagang karbon
dioksida yang tidak diemisi dengan biogas dan
mendapat sampai sebanyak AS$5 juta setahun.
China dan India
Sejarah eksplorasi dan pemanfaatan biogas
di Cina mencakup periode lebih dari 70 tahun.
Pertama, tanaman biogas yang dibangun pada
18
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
tahun 1930 oleh keluarga sejahtera. Sejak tahun
1970-an penelitian biogas dan teknologi
dikembangkan dengan kecepatan tinggi dan
teknologi biogas dipromosikan dengan penuh
semangat oleh pemerintah China. Di daerah
pedesaan, lebih dari tujuh juta kecil biogas digester
telah dibangun dan pada tahun 2008 sekitar 28 juta
rumah tangga menggunakan biogas.
Di India, pengembangan tanaman biogas
sederhana untuk rumah tangga pedesaan dimulai
pada 1950-an. Sebuah peningkatan besar dalam
jumlah tanaman biogas terjadi pada tahun 1970
melalui dukungan pemerintah yang kuat.
Sementara itu, lebih dari satu juta biogas tanaman
yang ada di India. Pengalaman sejarah di Jerman,
China dan India menunjukkan dengan jelas,
bagaimana biogas pengembangan menanggapi
kondisi bingkai menguntungkan. Di Jerman,
diseminasi biogas mendapatkan momentum melalui
19
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
kebutuhan sumber energi alternatif dalam ekonomi
yang dilanda perang dan selama krisis energi atau
kemudian oleh perubahan harga listrik. Di India dan
Cina itu program pemerintah yang kuat yang
ditindaklanjuti penyebaran massa teknologi biogas.
Swedia
Linköping, sebuah biogas kota besar. Selama
awal 1990-an, perkembangan produksi biogas di
Linköping dimulai. Pekerjaan itu sebuah kolaborasi
antara Kota Linköping, Tekniska Verken i Linköping
AB dan LRF. Pada tahun 1996 citys besar biogas
tanaman selesai dan sejak saat itu semua bus kota
- sekitar 70 - berjalan di biogas. Selain itu, banyak
kendaraan komersial lainnya dijalankan pada
bahan bakar, serta sejumlah besar mobil dan
pertama di dunia biogas bertenaga kereta. Swedia
Biogas International didirikan pada tahun 2006
dengan tujuan untuk mengekspor pengetahuan
20
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
proses yang luas yang telah berkembang di
Linköping ke pasar nasional dan internasional.
Pada tahun 2007 7,2 juta meter kubik bahan
bakar kendaraan diproduksi di Linköping. Ini berarti
bahwa sekitar enam persen dari bahan bakar
kendaraan dikonsumsi di kota itu terbarukan.
Dengan demikian biogas berkontribusi Linkoping
pertemuan tujuan untuk bio-bahan bakar dari Uni
Eropa untuk tahun 2010 dengan biogas sendiri dan
sudah empat tahun lebih cepat dari jadwal. Pada
tahun 2009 sekitar sembilan juta meter kubik bahan
bakar kendaraan yang diproduksi di Linköping,
yang menambahkan sampai sekitar tujuh persen
dari semua bahan bakar kendaraan di kota. Sejak
pabrik biogas industri di Linköping diluncurkan pada
tahun 1995 metode untuk produksi biogas telah
terus dikembangkan dan ditingkatkan. Kami selalu
memiliki perspektif sistem pada pekerjaan kita,
21
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
untuk mencapai manfaat terbesar mungkin untuk
masyarakat dengan produk kami.
Tanzania
Biogas domestik diperkenalkan oleh SIDO
pada tahun 1975. Sejumlah LSM lain yang
tergabung dalam promosi teknologi. Namun,
keterlibatan CAMARTEC, kemudian bekerja sama
dengan GTZ kesadaran dipercepat dan
penyebaran, terutama di wilayah utara negara itu.
Dari total produksi, sekitar 1.900 instalasi
diharapkan akan beroperasi. Melalui
keterlibatannya, CAMARTEC menempatkan dirinya
sebagai pusat pengetahuan terkemuka pada biogas
di Tanzania serta internasional. Setelah penarikan
GTZ dari program biogas domestik, pemerintah
dukungan untuk CAMARTEC parastatal secara
bertahap dikurangi. S-in LSM MIGESADO tertentu
dan, pada tingkat lebih rendah, FIDE-mengisi
22
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
kesenjangan sampai batas tertentu dan meskipun
CAMARTEC tetap baik terkenal, telah kehilangan
peran utama dalam penyebaran biogas di
Tanzania.
Reputasi CAMARTEC berhubungan erat
dengan desain yang kuat dari kubah tetap model
mereka biogas dan derivatnya. Juga MIGESADO
mendukung desain kubah tetap, tetapi asal India.
Desain Drum lebih tradisional mengambang telah
diujicobakan di Tanzania hanya selama tahun-
tahun awal, tingginya biaya konstruksi dan
pemeliharaan telah membuat model ini usang.
Percobaan dengan "kantong plastik" biogas
tanaman, menarik untuk biaya yang sangat rendah
investasi mereka, tidak mengakibatkan penerimaan
teknologi ini, terutama karena keandalan rendah
dan seumur hidup terbatas. Sebagai bagian dari
misi formulasi, SNV ditugaskan bekerjasama
dengan Task Tanzania Biogas Angkatan penilaian
23
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
terhadap teknologi yang digunakan saat ini. Misi
penilaian melaporkan bahwa bahkan dengan sedikit
pelatihan untuk tukang batu dan pengawasan
minimum, kualitas umum konstruksi dan
pengerjaan sudah baik, sehingga sebagian besar
pengguna yang puas dengan kinerja tanaman
biogas mereka. Berbeda dengan pengerjaan yang
baik yang ditunjukkan dalam struktur sipil,
bagaimanapun, efisiensi peralatan biogas dan
kualitas karya pas meninggalkan banyak ruang
untuk perbaikan.
1.3 Sejarah Biogas di Beberapa Daerah Indonesia
Beberapa tahun terakhir ini energi
merupakan persoalan yang krusial didunia.
Peningkatan permintaan energi yang disebabkan
oleh pertumbuhan populasi penduduk dan
menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta
24
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
permasalahan emisi dari bahan bakar fosil
memberikan tekanan kepada setiap negara untuk
segera memproduksi dan menggunakan energi
terbaharukan. Selain itu, peningkatan harga minyak
dunia hingga mencapai 100 U$ per barel juga
menjadi alasan yang serius yang menimpa banyak
negara di dunia terutama Indonesia. Lonjakan
harga minyak dunia akan memberikan dampak
yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia.
Konsumsi BBM yang mencapai 1,3 juta/barel tidak
seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar
1 juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus
dipenuhi melalui impor. Menurut data ESDM (2006)
cadangan minyak Indonesia hanya tersisa sekitar 9
milliar barel. Apabila terus dikonsumsi tanpa
ditemukannya cadangan minyak baru, diperkirakan
cadangan minyak ini akan habis dalam dua dekade
mendatang.
25
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Untuk mengurangi ketergantungan terhadap
bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan
Peraturan Presiden Republik Indonesia nomor 5
tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk
mengembangkan sumber energi alternatif sebagai
pengganti bahan bakar minyak. Kebijakan tersebut
menekankan pada sumber daya yang dapat
diperbaharui sebagai altenatif pengganti bahan
bakar minyak.
Salah satu sumber energi alternatif adalah
biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam
limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran
manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan
menjadi energi melalui proses anaerobik digestion.
Proses ini merupakan peluang besar untuk
menghasilkan energi alternatif sehingga akan
mengurangi dampak penggunaan bahan bakar
fosil. Teknologi biogas mulai diperkenalkan di
Indonesia pada tahun 1970-an. Pada awalnya
26
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
teknik pengolahan limbah dengan instalasi biogas
dikembangkan di wilayah pedesaan, tetapi saat ini
teknologi ini sudah mulai diterapkan di wilayah
perkotaan. Pada tahun 1981, pengembangan
instalasi biogas di Indonesia dikembangkan melalui
Proyek Pengembangan Biogas dengan dukungan
dana dari Food and Agriculture Organization (FAO)
dengan dibangun contoh instalasi biogas di
beberapa provinsi. Mulai tahun 2000-an telah
dikembangkan reaktor biogas skala kecil (rumah
tangga) dengan konstruksi sederhana yang terbuat
dari plastik secara siap pasang dan dengan harga
yang relatif murah .
Biogas merupakan sebuah proses produksi
gas bio dari material organik dengan bantuan
bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa
melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion gas
yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50%) berupa
metana. material organik yang terkumpul pada
27
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
digester (reaktor) akan diuraikan menjadi dua tahap
dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama
material orgranik akan didegradasi menjadi asam
asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk
asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada
tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu
penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai
panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi
senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi
yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.
Setelah material organik berubah menjadi asam
asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik
digestion adalah pembentukan gas metana dengan
bantuan bakteri pembentuk metana seperti
methanococus, methanosarcina, methano
bacterium. Perkembangan proses anaerobik
digestion telah berhasil pada banyak aplikasi.
Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah
sampah/limbah yang keberadaanya melimpah dan
28
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih
bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil
pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian
limbah peternakan dan Municipal Solid Waste
(MSW).
Wilayah Propinsi Jawa Barat sangat potensial
untuk pengembangan digester yang menghasilkan
energi biogas yaitu selain di Bandung juga Jawa
barat bagian selatan seperti Ciamis, Tasikmalaya,
Garut, Cianjur dan Sukabumi di bagian tengah
Kabupaten Bogor, Cianjur, Sumedang, Kuningan.
Perkembangan pengolahan kotoran ternak menjadi
energi Biogas di wilayah Kebon Pedes, kabupaten
Bogor sudah cukup baik, karena didukung oleh
instansi pemerintah. Disini digester dikelola oleh
kelompok peternak secara mandiri. Masing-masing
peternak rata-rata memiliki 6 sapi, apabila peternak
hanya memiliki 1-2 sapi, maka bergabung dengan
tetangganya sehingga 1 digester untuk beberapa
29
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
rumah. Digester merupakan jenis fixed dome. Gas
yang dihasilkan digunakan oleh masyarakat untuk
memasak dan penerangan lampu. Selain itu di
wilayah Cibanteng Ciampea, Kabupaten Bogor,
juga sudah ada digester di Pondok Pesantren Darul
Fallah yang merupakan hasil kerjasama antara
Pondok pesantren dengan Balai Besar
Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Serpong.
Digester ini dibuat untuk kapasitas 10-12 ekor sapi
dan jenis disain fixed dome dengan gas dihasilkan
sekitar 6m³ per hari. Gas yang dihasilkan
digunakan untuk proses memasak dan penerangan
lampu.
Proyek pengembangan biogas di Kabupaten
Bandung telah dilakukan beberapa tahun yang lalu,
namun perkembangannya sampai saat ini kurang
signifikan, karena masyarakat lebih memilih bahan
bakar fosil sebagai bahan bakar , kendala yang
dihadapi adalah kurangnya perawatan dan harga
30
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
BBM yang cukup murah, sehingga apabila
digunakan untuk keperluan memasak saja hal ini
dirasakan kurang manfaatnya, disamping itu untuk
pembuatan digester diperlukan infestasi awal yang
cukup mahal, sehingga peternak enggan
mengembangkannya. Mempertimbangkan keadaan
tersebut diatas Bapak Andreas mencoba membuat
digester dengan bahan plastik, ini bertujuan
menekan biaya infestasi awal sehingga masyarakat
khususnya peternak sapi tertarik untuk
memanfaatkan energi biogas dengan pertimbangan
murah dan tersedia bahan yang semula hanya
diperuntukan sebagai pupuk kompos saja.
Wilayah Propinsi Jawa Tengah juga sangat
potensial untuk pengembangan digester yang
menghasilkan energi biogas yaitu di wilayah
Semarang, Magelang, Boyolali, Kebumen dan lain-
lain. Untuk wilayah ini sebagian kecil peternak yang
memiliki 6 ekor sapi umumnya mempunyai satu
31
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
buah digester biogas yang rata-rata menggunakan
disain digester model fixed dome. Sebagian besar
gas yang dihasilkan digunakan untuk proses
pemasakan dan penerangan.
32
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
2.1 Jenis Biodigester
Pemilihan jenis biodigester disesuaikan
dengan kebutuhan dan kemampuan pembiayaan/
finansial. Dari segi konstruksi, biodigester
dibedakan menjadi:
Fixed dome – Biodigester ini memiliki volume tetap
sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan
dalam reactor (biodigester). Karena itu, dalam
konstruksi ini gas yang terbentuk akan segera
dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor.
Bab II Ragam Teknik Instalasi
Biogas
33
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Floating dome – Pada tipe ini terdapat bagian pada
konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk
menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor.
Pergerakan bagian reaktor ini juga menjadi tanda
telah dimulainya produksi gas dalam reaktor
biogas. Pada reaktor jenis ini, pengumpul gas
berada dalam satu kesatuan dengan reaktor
tersebut.
Dari segi aliran bahan baku reaktor biogas,
biodigester dibedakan menjadi:
Bak (batch) – Pada tipe ini, bahan baku reaktor
ditempatkan di dalam wadah (ruang tertentu) dari
awal hingga selesainya proses digesti. Umumnya
digunakan pada tahap eksperimen untuk
mengetahui potensi gas dari limbah organik.
Mengalir (continuous) – Untuk tipe ini, aliran bahan
baku masuk dan residu keluar pada selang waktu
tertentu. Lama bahan baku selama dalam reaktor
34
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
disebut waktu retensi hidrolik (hydraulic retention
time/HRT).
Sementara dari segi tata letak penempatan
biodigester, dibedakan menjadi:
Seluruh biodigester di permukaan tanah – Biasanya
berasal dari tong-tong bekas minyak tanah atau
aspal. Kelemahan tipe ini adalah volume yang kecil,
sehingga tidak mencukupi untuk kebutuhan sebuah
rumah tangga (keluarga). Kelemahan lain adalah
kemampuan material yang rendah untuk menahan
korosi dari biogas yang dihasilkan.
Sebagian tangki biodigester di bawah permukaan
tanah – Biasanya biodigester ini terbuat dari
campuran semen, pasir, kerikil, dan kapur yang
dibentuk seperti sumuran dan ditutup dari plat baja.
Volume tangki dapat diperbesar atau diperkecil
sesuai dengan kebutuhan. Kelemahan pada sistem
ini adalah jika ditempatkan pada daerah yang
memiliki suhu rendah (dingin), dingin yang diterima
35
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
oleh plat baja merambat ke dalam bahan isian,
sehingga menghambat proses produksi.
Seluruh tangki biodigester di bawah permukaan
tanah – Model ini merupakan model yang paling
popular di Indonesia, dimana seluruh instalasi
biodigester ditanam di dalam tanah dengan
konstruksi yang permanen, yang membuat suhu
biodigester stabil dan mendukung perkembangan
bakteri methanogen.
Komponen Biodegester
36
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Komponen pada biodigester sangat
bervariasi, tergantung pada jenis biodigester yang
digunakan. Tetapi, secara umum biodigester terdiri
dari komponen-komponen utama sebagai berikut:
1. Saluran masuk Slurry (kotoran segar) -
Saluran ini digunakan untuk memasukkan
slurry (campuran kotoran ternak dan air) ke
dalam reaktor utama. Pencampuran ini
berfungsi untuk memaksimalkan potensi
biogas, memudahkan pengaliran, serta
menghindari terbentuknya endapan pada
saluran masuk.
2. Saluran keluar residu – Saluran ini digunakan
untuk mengeluarkan kotoran yang telah
difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja
berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan
hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali
merupakan slurry masukan yang pertama
setelah waktu retensi. Slurry yang keluar
37
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
sangat baik untuk pupuk karena mengandung
kadar nutrisi yang tinggi.
3. Katup pengaman tekanan (control valve) –
Katup pengaman ini digunakan sebagai
pengatur tekanan gas dalam biodigester.
Katup pengaman ini menggunakan prinsip
pipa T. Bila tekanan gas dalam saluran gas
lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan
keluar melalui pipa T, sehingga tekanan
dalam biodigester akan turun.
4. Sistem pengaduk – Pengadukan dilakukan
dengan berbagai cara, yaitu pengadukan
mekanis, sirkulasi substrat biodigester, atau
sirkulasi ulang produksi biogas ke atas
biodigester menggunakan pompa.
Pengadukan ini bertujuan untuk mengurangi
pengendapan dan meningkatkan produktifitas
biodigester karena kondisi substrat yang
seragam.
38
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
5. Saluran gas – Saluran gas ini disarankan
terbuat dari bahan polimer untuk menghindari
korosi. Untuk pembakaran gas pada tungku,
pada ujung saluran pipa bisa disambung
dengan pipa baja antikarat.
6. Tangki penyimpan gas – Terdapat dua jenis
tangki penyimpan gas, yaitu tangki bersatu
dengan unit reaktor (floating dome) dan
terpisah dengan reaktor (fixed dome). Untuk
tangki terpisah, konstruksi dibuat khusus
sehingga tidak bocor dan tekanan yang
terdapat dalam tangki seragam, serta
dilengkapi H2S Removal untuk mencegah
korosi.
2.1 Hal-hal Penting dalam Pembangunan Instalasi
Biogas
Dalam pembangunan instlasi biogas/
biodigester, ada beberapa hal yang harus
dipertimbangkan, yaitu:
39
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Lingkungan abiotis
Biodigester harus tetap dijaga dalam keadaan
abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen
(O2). Udara (O2) yang memasuki biodigester
menyebabkan penurunan produksi metana, karena
bakteri berkembang pada kondisi yang tidak
sepenuhnya anaerob.
Temperatur
Secara umum, ada 3 rentang temperatur
yang disenangi oleh bakteri, yaitu:
1. Psicrophilic (suhu 4 – 20 C) -biasanya untuk
negara-negara subtropics atau beriklim
dingin.
2. Mesophilic (suhu 20 – 40 C).
3. Thermophilic (suhu 40 – 60 C) – hanya untuk
men-digesti material, bukan untuk
menghasilkan biogas.
Untuk negara tropis seperti Indonesia,
digunakan unheated digester (digester tanpa
40
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
pemanasan) untuk kondisi temperatur tanah 20 –
30 C.
Derajat keasaman (pH) – Bakteri berkembang
dengan baik pada keadaan yang agak asam (pH
antara 6,6 – 7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2.
Karena itu, kunci utama dalam kesuksesan
operasional biodigester adalah dengan menjaga
agar temperatur konstan (tetap) dan input material
sesuai.
Rasio C/N bahan isian – Syarat ideal untuk proses
digesti adalah C/N = 25 – 30. Karena itu, untuk
mendapatkan produksi biogas yang tinggi, maka
penambangan bahan yang mengandung karbon (C)
seperti jerami, atau N (misalnya: urea) perlu
dilakukan untuk mencapai rasio C/N = 25 – 30.
Berikut tabel yang menunjukkan kadar N dan rasio
C/N dari beberapa jenis bahan organik :
41
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Kebutuhan Nutrisi - Bakteri fermentasi
membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu dan
sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau
bahan logam yang dibutuhkan dapat memperkecil
proses produksi metana. Nutrisi yang diperlukan
antara lain ammonia (NH3) sebagai sumber
Nitrogen, nikel (Ni), tembaga (Cu), dan besi (Fe)
dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam
bentuk fosfat (PO4), magnesium (Mg) dan seng
(Zn) dalam jumlah yang sedikit juga diperlukan.
Tabel berikut adalah kebutuhan nutrisi bakteri
fermentasi.
42
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Kadar Bahan Kering – Tiap jenis bakteri memiliki
nilai “kapasitas kebutuhan air” tersendiri. Bila
kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga akan
optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik
optimum apabila konsentrasi bahan kering terhadap
air adalah 0,26 kg/L.
Pengadukan – Pengadukan dilakukan untuk
mendapatkan campuran substrat yang homogen
dengan ukuran partikel yang kecil. Pengadukan
selama proses dekomposisi untuk mencegah
terjadinya benda-benda mengapung pada
permukaan cairan dan berfungsi mencampur
43
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
methanogen dengan substrat. Pengadukan juga
memberikan kondisi temperatur yang seragam
dalam biodigester.
Zat Racun (Toxic) – Beberapa zat racun yang dapat
mengganggu kinerja biodigester antara lain air
sabun, detergen, creolin. Barikut adalah tabel
beberapa zat beracun yang mampu diterima oleh
bakteri dalam biodigester (Sddimension FAO dalam
Ginting, 2006)
44
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Pengaruh starter
Starter yang mengandung bakteri metana
diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi
anaerob. Beberapa jenis starter antara lain:
1. Starter alami, yaitu lumpur aktif seperti
lumpur kolam ikan, air comberan atau cairan
septic tank, sludge, timbunan kotoran, dan
timbunan sampah organic.
2. Starter semi buatan, yaitu dari fasilitas
biodigester dalam stadium aktif.
3. Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan
secara laboratorium dengan media buatan.
2.3 Membangun Instalasi Biogas
Bangunan utama dari instalasi biogas adalah
Digester yang berfungsi untuk menampung gas
metan hasil perombakan bahan bahan organik oleh
bakteri. Jenis digester yang paling banyak
digunakan adalah model continuous feeding
dimana pengisian bahan organiknya dilakukan
45
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
secara kontinyu setiap hari. Besar kecilnya digester
tergantung pada kotoran ternak yang dihasilkan
dan banyaknya biogas yang diinginkan. Lahannya
yang diperlukan sekitar 16m2. Untuk membuat
digester diperlukan bahan bangunan seperti pasir,
semen, batu kali, batu koral, bata merah, besi
konstruksi, cat dan pipa prolon.
Gambar: Unit pengolahan kotoran sapi menjadi biogas
Lokasi yang akan dibangun sebaiknya dekat
dengan kandang sehingga kotoran ternak dapat
langsung disalurkan kedalam digester. Disamping
46
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
digester harus dibangun juga penampung sludge
(lumpur) dimana slugde tersebut nantinya dapat
dipisahkan dan dijadikan pupuk organik padat dan
pupuk organik cair.
Setelah pengerjaan digester selesai maka
mulai dilakukan proses pembuatan biogas dengan
langkah langkah sebagai berikut:
1. Mencampur kotoran sapi dengan air sampai
terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1
pada bak penampung sementara. Bentuk
lumpur akan mempermudah pemasukan
kedalam digester.
2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui
lubang pemasukan. Pada pengisian pertama
kran gas yang ada diatas digester dibuka
agar pemasukan lebih mudah dan udara
yang ada didalam digester terdesak keluar.
Pada pengisian pertama ini dibutuhkan
47
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang
banyak sampai digester penuh.
3. Melakukan penambahan starter (banyak
dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi
rumen segar dari rumah potong hewan (RPH)
sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester
3,5 – 5,0 m2. Setelah digester penuh, kran
gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan
pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang
terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada
hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk
gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun.
Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka
biogas akan menyala.
5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat
digunakan untuk menyalakan api pada
kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai
hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan
48
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas
ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi.
Selanjutnya, digester terus diisi lumpur
kotoran sapi secara kontinyu sehingga
dihasilkan biogas yang optimal.
Urutan perancangan fasilitas biodigester
dimulai dengan perhitungan volume biodigester,
penentuan model biodigester, perancangan tangki
penyimpan dan diakhiri dengan penentuan lokasi.
49
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
1. Perhitungan volume biodigester
Perhitungan ini menggunakan data-data:
a. Jumlah kotoran sapi per hari yang
tersedia. Untuk mendapatkan jumlah
kotoran sapi perhari, digunakan
persamaan:
dimana n adalah jumlah sapi (ekor), 28
kg/hari adalah jumlah kotoran yang
dihasilkan oleh 1 (satu) ekor sapi dalam
sehari.
b. Komposisi kotoran padat dari kotoran
sapi. Komposisi kotoran sapi terdiri dari
80% kandungan cair dan 20%
kandungan padat. Dengan demikian,
untuk menentukan berat kering kotoran
sapi adalah:
50
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
c. Perbandingan komposisi kotoran padat
dan air. Bahan kering yang telah
diperoleh tadi harus ditambahkan air
sebelum masuk biodigester agar
bakteri dapat tumbuh dan berkembang
dengan optimum. Perbandingan
komposisi antara bahan kering dengan
air adalah 1:4. Dengan demikian,
jumlah air yang ditambahkan adalah:
Hasil perhitungan di atas menunjukkan
massa total larutan kotoran padat (mt)
d. Waktu penyimpanan (HRT) kotoran
sapi dalam biodigester. Waktu
penyimpanan tergantung pada
temperatur lingkungan dan temperatur
biodigester. Dengan kondisi tropis
seperti Indonesia, asumsi waktu
penyimpanan adalah 30 hari
51
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Dari data-data perhitungan di atas, maka
diperoleh volume larutan kotoran yang
dihasilkan adalah sebesar :
dengan ρt = massa jenis air (1000 kg/m3).
Setelah volume larutan kotoran diketahui,
maka volume biodigester dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan:
dengan tr = waktu penyimpanan (30 hari).
2. Penentuan Model Biodigester
Penentuan model biodigester didasari
oleh beberapa pertimbangan, yaitu:
1. Jenis tanah yang akan dipakai
2. Kebutuhan
3. Biaya
52
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3. Perancangan fasilitas biodigester
4. Penentuan lokasi fasilitas biodigester
Contoh Rencana Anggaran Biaya Biodigester
53
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Contoh Manajemen Operasional Biodigester
Analisis Energi
Volume digester yang akan dibangun
adalah 2 m3, sehingga volume biogas yang
dihasilkan per harinya adalah 7,92 m3 (note –
ganti nilainya sesuai keadaan di lapangan.
Nilai ini untuk menghitung minyak tanah yang
tergantikan (dalam liter)). Dari jumlah biogas
yang dihasilkan dapat diketahui jumlah
minyak tanah yang dapat terganti oleh biogas
setiap harinya berdasarkan pada kesetaraan
nilai kalori biogas dengan minyak tanah.
Tabel diatas adalah tabel Nilai Kalori
Beberapa Bahan Bakar (Suyati, 2006)
54
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Dari tabel tersebut maka jumlah minyak
tanah yang terganti tiap hari adalah sebagai
berikut:
Analisis Ekonomi
Analisis ekonomi dilakukan untuk mengetahui
break event point atau lama waktu
pengembalian biaya investasi awal yang telah
dikeluarkan untuk membangun instalasi
biogas.
a. Pemasukan per tahun
Total produksi biogas per tahun = 365
hari x 4,3 liter x 70%
= 1.098,65 liter minyak tanah
Diasumsikan harga biogas sama dengan
harga minyak tanah per liternya yaitu Rp
2.500. Total pemasukan per tahun =
55
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
1.098,65 liter x Rp 2.500/liter = Rp
2.746.625
b. Pengeluaran per tahun
Tabel diatas adalah pengeluaran-
pengeluaran yang dilakukan untuk
pengoperasian satu unit biogas per
tahun.
c. Waktu yang dibutuhkan untuk
mengembalikan investasi awal
Investasi awal = Rp 4.569.000
Keuntungan per tahun = Rp 2.746.625 –
Rp 1.656.900 = Rp 1.089.725
Maka waktu yang dibutuhkan untuk
mengembalikan biaya investasi awal
adalah = Rp 5.894.000 / Rp 1.089.725 =
5,4 tahun
56
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3.1 Potensi Kotoran Sapi
Potensi jumlah kotoran sapi dapat dilihat dari
populasi sapi. Populasi sapi potong di Indonesia
sekitar 10,8 juta ekor dan akan bertambah dengan
kebijakan pembatasan impor daging. Menteri
Pertanian tahun 2010 akan memperketat
pemberlakuan peraturan tentang pembatasan
impor daging walaupun Peraturan Menteri
Pertanian Nomor 20 Tahun 2009 yang mengizinkan
dan mengatur tentang impor daging masih berlaku.
Pembatasan impor daging tersebut secara
bertahap akan mengarah kepada penutupan ijin
impor daging. Hal ini memberi peluang baru
Bab III Instalasi Biogas
Kotoran Sapi dengan Metode Tabung
57
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
tumbuhnya usaha peternakan sapi potong (Dinas
Peternakan Provinsi Jambi, 2010). Sedangkan
jumlah sapi perah di Indonesia hanya 350.000-
400.000 ekor, dengan rata-rata kepemilikan tiga
ekor per peternak. Satu ekor sapi rata-rata setiap
hari menghasilkan 7 kilogram kotoran kering,
sehingga kotoran sapi kering yang dihasilkan di
Indonesia sebanyak 78,4 juta kilogram kotoran
kering/hari. Di Bantul misalnya, dengan populasi
sapi potong 49.957 ekor sehingga setiap hari
produksi kotoran kering sapi mencapai 349,7 ton
sudah dapat mencukupi bahan baku pabrik pupuk
organik Petroganik dengan kapasitas 7,5 ton per
hari. Sapi dengan bobot 450 kg menghasilkan
limbah berupa feses dan urin lebih kurang 25 kg
per hari.
Mitra Ipteks bagi Masyarakat (IbM) Kelompok
Peternak Sapi (KPS) berada di Desa Sumbersari
dan Desa Wonorejo Kecamatan Poncokusumo
58
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Kabupaten Malang Propinsi Jawa Timur, suatu
desa yang berada di timur laut dari Kota Malang
dan berbatasan dengan Kabupaten Proboliggo
(Lereng Hutan Lindung Tengger Gunung Bromo)
dengan produksi hijauan dan potensi ternak yang
tinggi. Hal ini Dikarenakan ketinggian daerah dan
udara yang sejuk dengan tingkat kelembaban yang
tinggi.
Gambar 3.1 Peta Lokasi Mitra IbM, Desa Sumbersari dan
Desa Wonorejo Kecamatan Poncokusumo Kabupaten Malang
Propinsi Jawa Timur
59
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Dari 477 orang peternak di Desa Sumbersari
sebagian besar (356 orang, 74,63%) beternak sapi
Brahman untuk digemukkan, sebagian yang lain
beternak sapi jawa, kambing, ayam, dan itik.
Pemilihan sapi Brahman dipandang paling
menguntungkan oleh masyarakat. Menurut Trisno,
(2009) sapi Brahman dengan ciri berwarna coklat
hingga coklat tua, dengan warna putih pada bagian
kepala, merupakan sapi dengan daya pertumbuhan
cepat, sehingga menjadi primadona sapi potong di
Indonesia.
60
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Gambar 3.2 Sapi Brahman yang Banyak Dipelihara oleh 74,63 %
Peternak di Desa Sumbersari Kecamatan
Poncokusumo Kabupaten Malang (1), Nampak Ketua
Kelompok Peternak Sapi (Bapak Senari) Sedang
Mengawasi Sapi Peliharaannya (2), DR.H.Moch. Agus
Krisno B, M.Kes. (Pakai Jaket Hitam) Berfoto dengan
Salah Satu Peternak Binaannya (3)
Kelompok Peternak Sapi di Desa Sumbersari
dan Desa Wonorejo ini mempunyai eksistensi yang
besar terhadap lingkunganya, tidak saja
dikarenakan jumlah peternaknya yang banyak (356
orang, 74,63%) tetapi juga karena aset ekonomi
yang tinggi. Jika tiap-tiap orang memelihara satu
ekor sapi Brahman, maka rata-rata aset yang
dikembangkan adalah 356 X Rp. 9.000.000 =
61
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3.204.000.000 (3,24 Milyar Rupiah) suatu aset yang
tidak sedikit bagi masyarakat pedesaan. Aset
ekonomi yang besar inilah yang menyebabkan
beberapa peternak mempunyai akses kebijakan di
tingkat desa sebagai perwakilan tokoh masyarakat
yang mempunyai aktivitas dan akses pertumbuhan
ekonomi yang baik.
Kelompok Peternak Sapi di Desa Sumbersari
dan Desa Wonorejo ini mempunyai eksistensi untuk
berkembang di masa-masa mendatang. Hal ini
dikarenakan beternak sapi sudah menjadi warisan
turun temurun dan didukung oleh kondisi
lingkungan dengan jumlah hijauan yang mencukupi.
Mitra IbM Kelompok Peternak Sapi (KPS)
yang berada di Desa Sumbersari dan Desa
Wonorejo Kecamatan Poncokusumo Kabupaten
Malang mempunyai tujuan melakukan
penggemukan sapi Brahman. Menurut Departemen
Pertanian RI (2009) penggemukan pada dasarnya
62
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
adalah memanfaatkan potensi genetik untuk
tumbuh dan menyimpan lemak tubuh dalam jangka
waktu maksimal 6 bulan. Salah satu sistem yang
potensial dalam penggemukan adalah sistem
kereman. Sistem kereman adalah pemeliharaan di
kandang dengan diberi pakan dasar hijauan
(rumput dan leguminosa), dan pakan tambahan
(konsentrat). Jumlah pakan tambahan minimal 1,5
% berat badan dengan kandungan protein 14 -16%.
Untuk mendapatkan pertambahan sapi dengan
cepat maka perlu diimbangi dengan penambahan
makanan penguat (tambahan/konsentrat), yang
mudah didapat, antara lain dengan batas
penggunaan dalam ransum (9/100 gram) dedak
padi/katul 60, batang sagu (hati sagu) 6, bungkil
kelapa 30, tepung ikan 3, garam dapur 0,5 dan
mixed mineral 0,5 (Departemen Pertanian RI,
2009).
63
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Permasalahan yang dihadapi oleh Mitra IbM
Kelompok Peternak Sapi (KPS) yang berada di
Desa Sumbersari dan Desa Wonorejo Kecamatan
Poncokusumo Kabupaten Malang bermula dengan
melimpahnya kotoran sapi piarannya. Menurut
Deptan Provinsi Jawa Timur (2006) satu ekor sapi
rata-rata setiap hari menghasilkan 7 kilogram
kotoran kering. Sapi dengan bobot 450 kg
menghasilkan limbah berupa feses dan urin lebih
kurang 25 kg per hari. Jika di Desa Sumbersari
terdapat 356 sapi maka kotoran sapi lebih kurang
356X25 kg = 8.900 kg (8,9 ton) suatu jumlah yang
sangat banyak dalam ukuran desa.
Pada umumnya peternak belum bisa
mengelola dengan baik kotoran sapinya, sebagian
besar masih membuang begitu saja kotoran
sapinya sehingga potensial mencemari lingkungan.
Sebagian menggunakan kotoran sapi sebagai
64
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
pupuk yang ditimbun dalam ”jumblengan” (lubang
tanah).
Gambar 3.3 Banyaknya Tumpukan Kotoran Sapi di Jalan-jalan Desa
Menunjukkan Belum Optimalnya Pengelolaan Kotoran
Sapi
Jumlah kotoran sapi di Desa Sumbersari dan
Desa Wonorejo yang lebih kurang 8,9 ton perhari
sebenarnya merupakan potensi yang luar biasa
sebagai bahan baku pembuatan pupuk organik dan
biogas. Penggunaan kotoran sapi sebagai bahan
pembuatan biogas dipandang lebih prospektif jika
dlihat dari perspektif pengurangan ketergantungan
akan energi BBM dan mempersempit perilaku
65
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
masyarakat untuk menggunakan kayu diekarangan
atau di hutan lindung di pinggiran desa sebagai
sumber energi harian. Secara spesifik setelah
dilakukan diskusi/musyawarah dengan mitra, maka
permasalahan mitra secara konkret dan menjadi
prioritas yang harus ditangani adalah: 1) Mitra tidak
menguasai prinsip dasar pembuatan biogas dengan
bahan baku kotoran sapi dan 2) Mitra tidak bisa
merakit teknologi pembuatan biogas dengan bahan
baku kotoran sapi yang aman dan produktif.
3.2 Manajemen Instalasi Biogas Kotoran Sapi dengan
Metode Tabung
Metode pelaksanaan IbM Kelompok Peternak
Sapi yang menghadapi masalah pengelolaan
kotoran sapi terdiri dari 4 kegiatan utama untuk
memberikan solusi dari 2 masalah, seperti yang
digambarkan dalam Fish Bone Diagram berikut.
66
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Gambar 3.4 Fish Bone Diagram Metode Pelaksanaan IbM Kelompok
Peternak Sapi yang Menghadapi Masalah Pengelolaan
Kotoran Sapi
Dalam upaya menciptakan kondisi mitra yang
kondusif, maka dalam penyiapan instalasi biogas
kotoran sapi dengan metode tabung dilakukan
beberapa kegiatan yaitu sebagai berikut.
1. Focus Group Discusion tentang Jenis
Biodigeser untuk memberikan solusi mitra
yang tidak menguasai prinsip dasar
pembuatan biogas dengan bahan baku
kotoran sapi.
67
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
2. Focus Group Discusion tentang Prinsip
Produksi Biogas untuk Memberikan Solusi
Mitra yang Tidak Menguasai Prinsip Dasar
Pembuatan Biogas dengan Bahan Baku
Kotoran Sapi.
68
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3. Pelatihan perakitan teknologi produksi biogas
untuk memberikan solusi mitra yang tidak
bisa merakit teknologi pembuatan biogas
dengan bahan baku kotoran sapi yang aman
dan produktif.
4. Pelatihan mengoperasionalkan dan merawat
instalasi biogas, dan melakukan analisis
ekonomis untuk memberikan solusi mitra
yang tidak bisa merakit teknologi pembuatan
biogas dengan bahan baku kotoran sapi yang
aman dan produktif.
69
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3.3 Rancangan Instalasi Biogas Kotoran Sapi dengan
Metode Tabung
Digester yang dibangun menggunakan
tandon air dengan kapasitas 2000 liter sedangkan
penampung gasnya berkapasitas 250 liter. Instalasi
biogas ini merupakan penggabungan antara fixed
dome untuk digester dan floating drum untuk
penampung gas, sperti terlihat pada gambar diatas.
Digester yang digunakan ditempatkan sebagian
dalam tanah, hal ini dimaksudkan untuk menjaga
70
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
temperatur tetap stabil sehingga tidak terjadi
perubahan temperatur.
Gambar 3.5 Rancangan Instalasi Biogas Kotoran Sapi
dengan Metode Tabung (1)
Gambar 3.6 Rancangan Instalasi Biogas Kotoran Sapi dengan Metode
Tabung (2)
Sumber: http://anekamesin.com/mesin-biogas.html
71
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Perubahan temperatur akan mengakibatkan
bakteri yang terdapat dalam digester menjadi tidak
optimal atau bahkan mati. Sedangkan penggunaan
penampung gas secara floating drum yakni
dimaksudkan agar dapat diamati produksi biogas
yang dihasilkan, dengan dihitung kenaikan
penampung gas yang diakibatkan oleh tekanan gas
yang berada dalam penampung gas tersebut.
Instalasi yang dibangun meliputi saluran inlet,
digester, saluran outlet dan penampung gas. Untuk
mencegah timbulnya kerak pada dasar digester dan
lapisan atas slurry, maka dibuat sebuah pengaduk
manual. Hal ini dikarenakan lapisan kerak dapat
mencegah gas yang akan keluar dari digester.
Lapisan kerak tersebut dapat mempengaruhi
perkembangan mikroorganisme yang erat
hubungannya dengan produksi biogas.
Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur
yang homogen dalam digester. Pengadukan pada
72
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
digester dapat meningkatkan produksi gas sebesar
10 – 15% dibandingkan dengan yang tidak diaduk.
Untuk menghilangkan H2O yang ikut dalam aliran
gas maka perlu adanya water trap. Perangkap H2O
biogas akan dilewatkan melalui pipa T yang
terhubung dengan tabung air. Uap air yang ikut
bersama biogas diharapkan turun melalui pipa ke
tabung penampung air (Fajar, 2013).
Ukuran tangki pencerna (digester) yang akan
dibangun disesuaikan dengan kebutuhan keluarga
tani sebagai contoh: keluarga tani menggunakan
kompor yang dinyalakan 4 jam untuk masak dan
sebuah lampu yang yang dinyalakan selama 8 jam.
Analisa kebutuhan gas :
a. 1 m3 kotoran ternak akan menghasilkan
0,2-0,3 m3 gas bio.
b. Satu kompor yang dinyalakan 4 jam
membutuhkan 1 m3 gas bio.
73
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
c. Lampu petromak yang dinyalakan 8 jam
membutuhkan 0,5 m3 gas bio.
d. Sehingga dalam sehari petani
membutuhkan 1,5 m3 gas bio.
Maka kapasitas volume tangki pencerna = 1,5/ 0,2
x 1,25 = 9,4 m3.
Jika seekor sapi perah dewasa produksi kotoran
sehari rata-rata 20 kg dengan masa fermentasi 50-
90 hari , maka untuk memenuhi 9,4 m3 kapasitas
tangki pencerna sebesar
9,4/1,25 = 7520 kg/2 = 3760 kg
Apabila terjadi 90 hari fermentasi, maka
3760/ 90 = 42 kg kotoran ternak per hari
42/ 20 = 2,1 ekor sapi perah.
Apabila terjadi 60 hari fermentasi, maka
3760/ 60 = 63 kg kotoran ternak per hari = 63/ 20 =
3,1 ekor sapi perah.
Kotoran sapi yang disiapkan setiap hari dari 2- 3
ekor.
74
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Proses Instalasi Biogas Kotoran Sapi dengan
Metode Tabung di Mitra IbM Kelompok Peternak
Sapi yang Menghadapi Masalah Pengelolaan
Kotoran Sapi Desa Wonorejo Kecamatan
Poncokusumo Kabupaten Malang adalah sebagai
berikut:
1. Penyiapan alat dan bahan
75
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
2. Penyiapan lahan
76
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
77
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3. Perakitan biodegester
78
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
79
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
80
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
81
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
4. Perakitan pipa-pipa biogas
82
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
83
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
5. Perakitan instalasi biogas per rumah
84
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
85
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
86
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3.4 Cara Membuat Biogas Kotoran Sapi dengan
Metode Tabung
1. Mencampur kotoran sapi dengan air
sampai terbentuk lumpur dengan
perbandingan 1:1 pada bak penampung
sementara. Bentuk lumpur akan
mempermudah pemasukan kedalam
digester
2. Mengalirkan lumpur ke dalam digester
melalui lubang pemasukan. Pada pengisian
pertama kran gas yang ada diatas digester
dibuka agar pemasukan lebih mudah dan
udara yang ada didalam digester terdesak
keluar. Pada pengisian pertama ini
dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam
jumlah yang banyak sampai digester
penuh.
3. Melakukan penambahan starter (banyak
dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi
87
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
rumen segar dari rumah potong hewan
(RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas
digester 3,5-5,0m2. Setelah digester penuh,
kran gas ditutup supaya terjadi proses
fermentasi.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan
pada karena yang terbentuk adalah gas
CO2, setelah itu baru terbentuk biogas.
Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27%
maka biogas akan menyala.
5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat
digunakan untuk menyalakan api pada
kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai
hari ke-14 ini sudah bisa menghasilkan
energi biogas yang selalu terbarukan.
Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran
sapi. Selanjutnya, digester terus diisi
lumpur kotoran sapi secara kontinyu
sehingga dihasilkan biogas yang optimal
88
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas
selain menghasilkan gas metan untuk
memasak juga mengurangi pencemaran
lingkungan, menghasilkan pupuk organik
padat dan pupuk organik cair dan yang
lebih penting lagi adalah mengurangi
ketergantungan terhadap pemakaian bahan
bakar minyak bumi yang tidak bisa
diperbaharui (Jaya, 2011).
3.5 Cara Mengoperasikan dan Merawat Instalasi
Biogas Kotoran Sapi dengan Metode Tabung
Cara Mengoperasikan Instalasi Biogas Kotoran
Sapi dengan Metode Tabung
1. Buka sedikit kran gas yang ada pada
kompor (memutar ke sebelah kiri).
2. Nyalakan korek api dan sulut tepat diatas
tungku kompor.
89
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3. Apabila menginginkan api yang lebih
besar, kran gas dapat dibuka lebih besar
lagi, demikian pula sebaliknya. Api dapat
disetel sesuai dengan kebutuhan dan
keinginan kita.
Cara Merawat Instalasi Biogas Kotoran Sapi
dengan Metode Tabung
1. Hindarkan reaktor dari gangguan anak-
anak, tangan jahil, ataupun dari ternak
yang dapat merusak reaktor dengan cara
memagar dan memberi atap supaya air
tidak dapat masuk ke dalam galian
reaktor.
2. Isilah selalu pengaman gas dengan air
sampai penuh. Jangan biarkan sampai
kosong karena gas yang dihasilkan akan
terbuang melalui pengaman gas.
90
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
3. Apabila reaktor tampak mengencang
karena adanya gas tetapi gas tidak
mengisi penampung gas, maka luruskan
selang dari pengaman gas sampai
reaktor, karena uap air yang ada di dalam
selang dapat menghambat gas mengalir
ke penampung gas. Lakukan hal tersebut
sebagai pengecekan rutin.
4. Cegah air masuk ke dalam reaktor
dengan menutup tempat pengisian disaat
tidak ada pengisian reaktor.
5. Berikan pemberat di atas penampung gas
(misalnya dengan karung-karung bekas)
supaya mendapatkan tekanan di saat
pemakaian.
6. Bersihkan kompor dari kotoran saat
memasak ataupun minyak yang
menempel.
91
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Sebagian besar penduduk Indonesia masih
mengandalkan pada sektor pertanian dan peternakan
untuk menggerakkan roda perekonomian. Tanpa
disadari, produk-produk pertanian dan peternakan
tersebut menghasilkan hasil sampingan yang belum
banyak mendapatkan perhatian, bahkan dianggap
sebagai sampah yang tidak dimanfaatkan. Pada
umumnya, limbah tersebut dimanfaatkan sebagai
pupuk kandang. Padahal, dari limbah pertanian dan
peternakan tersebut dapat dimanfaatkan sebagai
sumber energi alternatif, yaitu dari biomassa. Sumber-
sumber energi biomassa berasal dari bahan organik.
Bab IV Keuntungan Penggunaan
Biogas
92
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Apabila biomassa tersebut dimanfaatkan untuk
menghasilkan energi, maka energi tersebut disebut
dengan bioenergi. Salah satu bentuk bioenergi adalah
biogas.
Salah satu upaya yang dilakukan untuk
pemanfaatan limbah peternakan adalah dengan
memanfaatkannya untuk menghasilkan bahan bakar
dengan menggunakan teknologi biogas. Teknologi
biogas memberikan peluang bagi masyarakat
pedesaan yang memiliki usaha peternakan, baik
individual maupun kelompok, untuk memenuhi
kebutuhan energi sehari-hari secara mandiri. Teknologi
biogas bukanlah teknologi baru. Teknologi ini telah
banyak dimanfaatkan oleh petani peternak di berbagai
negara, diantaranya India, Cina, bahkan Denmark.
Teknologi biogas sederhana yang dikembangkan di
Indonesia berfokus pada aplikasi skala kecil/menengah
yang dapat dimanfaatkan masyarakat pertanian yang
memiliki ternak sapi 2 – 20 ekor.
93
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Penerapan teknologi biogas pada daerah yang
memiliki peternakan dapat memberikan keuntungan
ekonomis apabila dilakukan perancangan yang tepat
dari segi teknis dan operasionalnya. Perancangan
teknis meliputi: desain biodigester, desain penyaluran
gas dan desain tangki penampung. Perancangan
operasional meliputi kemampuan operator untuk
memastikan perawatan fasilitas biogas berjalan rutin
dan terpenuhinya suplai bahan baku biogas setiap
harinya. Potensi biogas di Indonesia cukup melimpah,
mengingat peternakan merupakan salah satu kegiatan
ekonomi dalam kehidupan masyarakat pertanian.
Hampir semua petani memiliki ternak antara lain sapi,
kambing, dan ayam. Bahkan ada yang secara khusus
mengembangkan sektor peternakan. Di antara jenis
ternak tersebut, sapi merupakan penghasil kotoran
yang paling besar. Masyarakat pedesaan terutama para
peternak sapi dapat menggunakan teknologi biogas
sebagai pemenuhan kebutuhan bahan bakar sehari-
94
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
hari. Pengguna biogas hanya peternak sapi karena
mereka mudah untuk mendapatkan sumber atau bahan
pembuat biogas.
Pemanfaatan energi alternatif kotoran sapi
menjadi biogas dapat meminimalisasi pencemaran
lingkungan, mengantisipasi habisnya ketersediaan kayu
bakar dan mengurangi penggunaan BBM. Beberapa
keuntungan pemanfaatan kotoran sapi menjadi biogas
adalah:
1) Mengurangi biaya pembelian minyak tanah
atau gas elpiji serta hemat tenaga dalam
mencari kayu bakar,
2) Ramah lingkungan karena limbah ternak yang
selama ini dibiarkan dapat termanfaatkan,
3) Menghasilkan produk ikutan berupa lumpur
organik yang dapat diolah menjadi pupuk
kompos, dan
4) Mendukung program pemerintah hemat energi.
95
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Biogas sebagai hasil dari suatu proses fermentasi
aneka material organik (semua bahan berasal dari
makhluk hidup) adalah sumber energi baru terbarukan
(renuwable energy) yang dapat diperoleh dengan biaya
murah (10 juta rupiah) dengan mengolah bahan baku
gratis. Pabrikan juga telah menyediakan instalasi
biogas. Gas terbentuk dalam tabung kedap ( tanpa
oksigen) Digester Biogas BD 3000L yang kuat, dari
fiberglass bahan resin PL 07 LPE, jenis mat Wr 400 (
mat anyam) dan mat Jushi -Kwe 300 ( acak) 300 x 104,
catalyst Butanox, mirror glase, pigmen HCA Dolphin
Greenserta aerosil HDK ini memiliki ketebalan dinding 3
- 5 mm, mampu memfermentasi 3 m3 per siklus dan
memberi kondisi suhu pada 30 derajat Celcius(C).
Sampah dan berbagai bahan organik dapat terus
menerus ditambahkan ke lobang intake, dan akan
diurai oleh bakteri anaerobic Green Phoskko ( GP-7) ,
hanya 5 hingga 7 hari telah mulai mengeluarkan gas
methana ( CH4) dan tersimpan di bagian atas tabung (
96
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
gas holder). Kapasitas input material 3 m3 ditambah gas
holder 1 m3, memiliki dimensi PLT (diameter 160 cm,
tinggi 204 cm) , akan bertahan hingga diatas 10 tahun
hingga 20 tahun dan mampu menahan tekanan gas
yang dihasilkan 5 kg/cm2. Diproduksi secara terurai
(complete knock down/ CKD) lengkap dengan instalasi
pipa gas, kompor standar pabrikan dan peralatan
penunjang bagi pemanfaatan gas methan sebagai
bahan bakar ramah lingkungan (http://kencana-
online.indonetwork).
Manfaat energi biogas adalah sebagai pengganti
bahan bakar khususnya minyak tanah dan digunakan
untuk memasak. Dalam skala besar, biogas dapat
digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Di
samping itu, dari proses produksi biogas akan
dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung
dipergunakan sebagai pupuk organik pada
tanaman/budidaya pertanian. Limbah biogas, yaitu
kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry)
97
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan
unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan,
unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin,
dan lain-lain tidak bias digantikan oleh pupuk kimia.
Pupuk organik dari biogas telah dicobakan pada
tanaman jagung, bawang merah, dan padi.
Gambar 4.1 Skema Produksi Biogas Kaya Energi
Sumber http://petani-mudatigapanah.blogspot.com
Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar
6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter
minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok
digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah
lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana,
98
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
batubara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari
fosil. Kesetaraan biogas adalah: 1 m3 Biogas setara
dengan Elpiji 0,46 kg, Minyak tanah 0,62 liter, Minyak
solar 0,52 liter, Bensin 0,80 liter, Gas kota 1,50 m3, dan
Kayu bakar 3,50 kg.
Biogas dapat dipergunakan dengan cara yang
sama seperti gas-gas mudah terbakar yang lain.
Pembakaran biogas dilakukan dengan mencampurnya
dengan sebagian oksigen (O2). Namun demikian, untuk
mendapatkan hasil pembakaran yang optimal, perlu
dilakukan pra kondisi sebelum biogas dibakar yaitu
melalui proses pemurnian/penyaringan karena biogas
mengandung beberapa gas lain yang tidak
menguntungkan. Sebagai salah satu contoh,
kandungan gas hidrogen sulfida yang tinggi yang
terdapat dalam biogas jika dicampur dengan oksigen
dengan perbandingan 1:20, maka akan menghasilkan
gas yang sangat mudah meledak. Tetapi sejauh ini
99
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
belum pernah dilaporkan terjadinya ledakan pada
sistem biogas sederhana.
Keuntungan ekonomis dalam pembuatan biogas
adalah:
1) Keluarga-keluarga yang menggunakan biogas
sudah tidak membutuhkan pembelian bahan
bakar karena sudah bisa terpenuhi
kebutuhannya dari kotoran ternak yang
dipeliharanya.
2) Bagi mereka yang bisanya mencari/memotong
kayu bakar di hutan kini waktunya bisa
dipergunakan untuk kegiatan yang memberikan
nilai tambah ekonomis, dengan pekerjaan
sambilan yang lain.
3) Kotoran ternak menjadi sangat berharga, oleh
karena itu para petani akan rajin merawat
ternaknya sehingga kondisi kandang menjadi
bersih dan kesehatan ternak menjadi lebih
baik, pada akhirnya membawa keuntungan
100
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
dengan penjualan ternak yang lebih cepat dan
berharga lebih tinggi.
4) Keluarga petani yang biasanya menggunakan
pupuk kimia untuk menanam, kini bisa
menghemat biaya produksi pertaniannya
karena sudah tersedia pupuk organik dalam
jumlah yang memadai dan kualitas pupuk
yang lebih baik.
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1981, Biogas Fertilizer System. Technical
Report on a Training Seminar in China,
Nairobi: United Nations Environment
Programme.
Care Kamase, (2013). Cara Mudah Membuat Digester
Biogas. http: www. kamase,org/wp-content/,
diakses 2 Maret 2013
Departemen Pertanian, 2009. Pengembangan Biogas
Ternak Bersama Masyarakat (BATAMAS).
Jakarta: Direktorat Budidaya Ternak
Ruminansia.
Deptan Provinsi Jawa Timur, 2006. Potensi Kotoran
Hewan sebagai Bahan Biogas. Surabaya:
Deptan Provinsi Jawa Timur.
Fahri, Anis. 2010. Teknologi Pembuatan Biogas dari
Kotoran Ternak. Riau: BPTP.
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Ginting, E., H., 2006, Perancangan Fasilitas Biogas
Kandang Terpencar Kelompok Ternak Tani
Pandan Mulyo Dukuh Ngentak, Skripsi,
Yogyakarta: Jurusan Teknik Fisika, Fakultas
Teknik, Universitas Gadjah Mada.
Hamidi, N, dkk. 2011. Peningkatan Kualitas Bahan
Bakar Biogas Melalui Proses Pemurnian
Dengan Zeolit Alam. Jurusan Teknik Mesin
Universitas Brawijaya Malang.
Jaya, Putra.2011. Membuat Biogas Dari Kotoran
Ternak. http://dekfendy.blog.uns.ac.id
/2009/12/15/membuat-biogas-dari-kotoran-
ternak. Diakses pada tanggal 27 Maret 2012.
Pukul 20.20
Junus, M., 1987, Teknik Membuat dan Memanfaatkan
Unit Gas Bio, Yogyakarta: Fakultas
Peternakan Universitas Brawijaya, Gadjah
Mada University Press.
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Ludwig Sasse-Borda, 1988, Biogas Plant Manual Book,
A Publication of the Deutsches Zentrum ”
Entwicklungstechnologien – GATE in:
Deutsche Gesellschaft ” Technische
Zusammenarbeit (GTZ).
Pambudi, N.Agung.2008. Pemanfaatan Biogas sebagai
Energi Alternatif. http://
kfcngalah.wordpress.com/2009/03/28/pemanf
aatan-biogas-sebagai-energi-alternatif.
Diakses pada tanggal 27 Maret 2012. Pukul
20.15.
Shodikin, Ali. 2011. Memanfaatkan Limbah Menjadi
Energi Biogas. http://aliandr4.
blogspot.com/2011/10/memanfaatkan-limbah-
menjadi-energi.html. Diakses pada tanggal 27
Maret 2012. Pukul 20.05.
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Singbua, P, et al. 2010. Development of Biogas
Compression System for Using in Household.
Departement of Mechanical Engineering,
Faculty of Engineering, Khon Kaen
University, Thailand.
Suyati, F., 2006, Perancangan Awal Instalasi Biogas
Pada Kandang Terpencar Kelompok Ternak Tani Mukti
Andhini Dukuh Butuh Prambanan Untuk Skala Rumah
Tangga, Skripsi, Yogyakarta: Jurusan Teknik Fisika,
Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.
Instalasi Biogas Kotoran Sapi
Top Related